TW200845053A - Negative temperature coefficient sensing structure and manufacturing method thereof - Google Patents

Description

200845053 . 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關一種負溫度係數感測元件之結構 及其製造方法，特別是指可藉由雷射修整上電極層的 位置來調整負溫度係數感測元件之感測電阻值者。 【先前技術】 ， 熱敏電阻（Thermistor，Thermal Resistor 之縮 -· 寫），是一種高溫度係數的電阻體，就其電阻係數之 大小而言，係屬於半導體；而依其電阻值隨溫度變化 的情形，主要可將其分為負溫度係數（NTC，Negative Temperature Coefficienl:)熱敏電阻及正溫度係數 1* (PTC，Positive Temperature Coefficient)熱敏電阻兩 種。 負溫度係數電阻 （Negative Temperature • Coefficient of Resistivity，NTC )，具有低溫時電阻 - 值較高，高溫時電阻值較低的特性，利用其電阻對溫 度相當敏感的特性，負溫度係數電阻可被製作成各類 測溫元件、線路電阻補償元件、風速計、液位計、濕 度計或過電流抑制元件。其特性包括： 電阻-溫度特性：在一定的功率下，NTC的電阻值， 可以隨溫度的上升而下降，由於其 溫度係數非常大，所以可以檢知微 5 200845053 小的溫度變化，因此被廣泛應用在 溫度的量测、控制與補償。 電流-電壓特性：當通入的電流小，幾乎不使元件本 身發熱時，電阻值是一定值。當電 流增加，NTC熱敏電阻產生的焦耳 熱使元件本身的溫度上昇 (self-heating)，並與環境進行熱交 換。此電流-電壓特性的典型應用為 液位感測器，其基本原理是利用 NTC熱敏電阻在液體和空氣中的 熱散失差異；如前所述，NTC熱敏 電阻通以電流後產生焦耳熱而昇 溫，其熱量傳導至週圍介質，平衡 溫度將隨介質種類而不同。利用此 現象可檢知NTC熱敏電阻在液體 中或空氣中，以適時啟動警示燈。 電流-時間特性：NTC熱敏電阻的另一個重要參數 是時間，亦即使NTC熱敏電阻從某 一電阻值改變到另一電阻值所需的 時間。當開始加電壓於NTC熱敏電 阻時是定電阻、定電流的狀態，而 在自熱區域（self-heating)則電阻下 降、電流增加。而其改變速率則和 6 200845053 • 加於NTC熱敏電阻上的功率和元 件本身的Thermal Mass、形狀/結 構及環境狀況等因素有關。此一電 流-時間特性可用於抑制突波電 流’又不至於對電路的總電流造成 太大的影響。因此被廣泛應用於〇A 機器的交換式電源供應器中，以抑 ^ 制電源開啟時，引發的突波電流， 如此可以防止熔絲的熔斷與保護電 子線路及其他電子元件，以提高〇 A 機器的可靠度。 、$著以微電腦為主體的微電子快速普及，顯示器 被大量應用，並拜科技發展及製程技術進步所賜， NTC元/組件的應用領域亦不斷被拓展，市場需求與 產品應用範圍更涵蓋電子、資訊、通訊、家電、汽車〃、 φ 生醫、航太等相關產業。 更由於電子產品朝向「輕、薄、短、小」的方向 發展，因而表面黏著型負溫度係數熱敏電阻⑽D NTCR)成為此類產品另一發展趨勢，其主要用途為供 應主機板、NB及手機等產品使用。 惟，隨著負溫度係數熱敏電阻的應用範圍日漸廣 泛，更精密的品質要求相對提高，例如要求將電阻變 化控制在正或負i百分比範圍内。傳統上，型 7 200845053 •負溫度係數熱敏電阻，存在誤差大的問題。 有鑑於此，本發明人乃針對該缺點研究改進之道 ，經長時研究改良，終於有本發明之產生。 【發明内容】 因此:本發明旨在提供—種負溫度係數感測元件 之結構，係指負溫度係數感測元件内部，至少設有一 ★ 作為5周整感測電阻值之縫隙者。 屬1本發明之次一目的在提供一種負溫度係數感測 兀件之結構’其設於負溫度係數感測元件内部之縫 隙，係經雷射修整製程所形成。 * 本發明之再-目的在提供—種負溫度係數感測 1件之結構，藉由改變縫隙的位置，感測面積得跟著 改變，而調整電阻感測值者。 至於本發明之洋細構造、應用原理、作用鱼功 ·*，則可參照下列依附圖所做之說明即可得到完:的 .. 瞭解。 【實施方式】 本發明之負溫度係數感測元件之結構，係依下列 製造步驟所製得，包括： 製備一氧化鋁基板11 ;(如第1A、1B圖所示） ^在基板11的背面，靠近兩側端位置以銀膏被覆導 電電極12 ;(如第2A、2B圖所示） 200845053 在基板11的正面以銀膏製作下電極層i 層13設於靠近基板—側之位置，下電極層13的中^ 一侧延伸形成側T狀；（如第3A、3B圖所示） 、° 在下電極層13的上方以電阻膏被覆—層電阻屛 14’部份電阻層14覆蓋到下電極層13的中間延伸呷^ 131 ’部份電阻層14被覆到基板1;1的表面；（如第 4 B圖所示） # 在電阻層14的上方，以銀膏被覆一層上電極層 15上龟極層15的位置和下電極層13的位置左、右相 對，上電極層15中央也是向一側延伸形成側7狀，上 電極層15之延伸部份151和下電極之延伸部份i3i，彼 此隔著電阻層14,上、下相對；（如第5A、5B圖所示） 雷射修整，縱向切割一道貫穿上電極層〗5之中心 延伸部份151的缝隙16 ;(如第6A、6B圖所示） 以環氧樹脂（Epoxy)被覆在部份上電極層15的上 • 方做保護層17，並包覆電阻層14和部份下電極層13 , 並填入上電極層15之間的缝隙16;(如第7A、7B圖所 示） 以鎳鉻合金在基板的兩側製作端電極18 ;(如第 8A、8B圖所示） 將每一塊狀單元20，沿著切割線19剝離；（如第 9A、9B圖所示） 再於每一塊狀單元外部被覆鎳層和錫層，俾與 200845053 pc板構成良好的黏著，進而製成單顆負溫度係數感 測元件3。（如第l〇A、10B圖所示） 〜 請夢照第11圖所示，藉由上述步驟所製得之負 溫度係數感測元件，依電阻公式R= p氺L/A，其中， P疋常數’ L是上電極層和下電極層之間的距離，A 是縫隙到下電極層末端的表面積Β χ c。因此，欲調 整負温度係數感測元件的感測電阻值時，只要經由調 整缝隙於上電極層151之所在位置即可達成。 藉由上述構《’本發明之負溫度係數感測元件之 結構，其感測電阻值極易調整，而其並未見諸公開使 用’：於專利法之規定，懇請賜准專利，實為德便。 如日月者’以上所述乃是本發明較佳具體的實施 二發！之構想所作之改變，其所產生之功能 本發明之二Π及圖式所涵蓋之精神時，均應在 乏乾圍内，合予陳明。 200845053 【圖式簡單說明】 元件之製 剛元件之 ^ 第1 A圖係本發明之負溫度係數感 込方法的第一道程序平面圖。 第圖係第1A圖之剖面圖。 感 第2A圖係本發明之負溫度係數 1込方法的第二道程序平面圖。 π 圖係

製造二圖二=溫度係數感測… 第3Β圖係第3Α圖之剖面圖。 測元件之製 ^第4Α圖係本發明之負溫度係數感 ^方法的第四道程序平面圖。 第圖係第4A圖之剖面圖。

^ 第5A圖係本發明之負溫度係數感測元件之製 &方法的第五道程序平面圖。 第5B圖係第5A圖之剖面圖。 、 第6A圖係本發明之負溫度係數感測元件之製 k方法的第六道程序平面圖。 第圖係第6A圖之剖面圖。 、 第7A圖係本發明之負溫度係數感測元件之製 4方法的第七道程序平面圖。 第7B圖係第7A圖之剖面圖。 第8A圖係本發明之負溫度係數感測元件之製 200845053 造方法的第八道程序平面圖。 第8B圖係第8A圖之剖面圖。 第9A圖係本發明之負溫度係數感測元件之製 造方法的第九道程序平面圖。 第9B圖係第9A圖之剖面圖。 第10 A圖係本發明之負溫度係數感測元件之製 造方法的第十道程序平面圖。 第10B圖係第10A圖之剖面圖。 第圖係表示本發明之負溫度係數感測元件 之結構的局部立體圖。 【主要元件符號說明】 12 :導電電極 14 :電阻層 15 ·上電極層 16 :縫隙 18 :端電極 2〇 :塊狀單元 11 :氧化鋁基板 13 :下電極層 131 :延伸部份 151 :延伸部份 17 :保護層 19 :切割線 3 :單顆負溫度係數感測元件 12

Claims (1)

1. 200845053 十、申請專利範圍： 1、 一種負溫度係數感測元件之結構，包括β 一氧化鋁基板； 一組$又於基板为面兩侧之導電電極· 一設於基板正面一端之下電極層； 一設於下電極層和部份基板上方之電阻層. 一設於電阻層上方，位於基板另—端之^電 " 極層， .修 -保護層，包覆部份上電極層、電阻層和部 份下電極層；以及 兩端電極，係被覆於基板的兩侧面； 、 料徵在於：所述之上電極層，其和下電極 層之間彼此上、下相對的部份，係至少設有一道 縱向貫穿其間之缝隙。 2、 如申請專利範圍第1項之負溫度係數感測元件之 • 肖構’其中所述之上電極層和下電極層，均具有 - 巾央向—侧延伸之延伸部，而所述之缝隙係形成 於上電極層之延伸部的一位置上。 3、 如申請專利範圍第1項之負溫度係數感測元件之 結構，其中所述形成於上電極層之延伸部的一位 置上之缝隙，藉由改變該縫隙之位置得用以調整 電阻感測值者。 4、 如中請專利範圍第i項之負溫度係數感測元件之 13 200845053 結構，其中所述之保護層，係使用環氧樹脂 (Epoxy)〇 5、如申請專利範圍第1項之負溫度係數感測元件之 結構，其中所述之上電極層和下電極層，係以銀 膏被覆所形成。 6 、一種負溫度係數感測元件之製造方法，其製造步 驟包括：

   製備一氧化鋁基板； 在基板的背面，靠近兩端位置以銀膏被覆導 電電極； 牡丞槪的正面以銀膏製作下電極層，下電才 層設於靠近基板一端之位置，下電極層的中央# 一侧延伸形成側T狀； 、 下電極層的上方以電阻膏被覆-電阻層，. ^電阻層覆蓋到下妹層的中 、 電阻層被覆到基板的表面； 在屯阻層的上方，以膏 一 上電極声的你嬰3 上包極層， 層的位置和下電極層的位置左、右相對 上電極層之中本, 七相對， 屑之π猫# 、亦向一側延伸之側了狀，上電極 續之延伸部份和下带电極 阻層，上、下相對7 °伸部份，彼此隔著電 田射修整’縱向一 心延伸部份的縫隙； 、貝牙上电極層之中 200845053 以環氧樹脂（Epoxy)被覆部份上電極層的上 方做保護層，並包覆電阻層和部份下電極層及填 入上電極層間之縫隙； 以鎳鉻合金在基板的兩侧製作端電極； 將每一塊狀單元沿著切割線剝離； 再於每一塊狀單元外部被覆鎳層和錫層； 製成單顆負溫度係數感測元件。 15